本發(fā)明涉及一種二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置與方法，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的二(三氯甲基)碳酸酯的合成方法主要有溶劑法和本體法兩種，因溶劑法所用溶劑為對(duì)臭氧層有破壞作用的CCL₄，現(xiàn)已逐步被淘汰。本體法就是碳酸二甲酯/氯氣氯化法，該方法是以碳酸二甲酯和氯氣為原料，在光、熱或引發(fā)劑引發(fā)下通過(guò)氯化反應(yīng)合成二(三氯甲基)碳酸酯，這種氯化反應(yīng)是一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)分布進(jìn)行的，反應(yīng)的整個(gè)過(guò)程分為低、中、高溫三個(gè)階段，得到的產(chǎn)品幾近純品。其工藝過(guò)程是在玻璃反應(yīng)器里先加入一定量的碳酸二甲酯(DMC)，系統(tǒng)保持一定量的微負(fù)壓，然后從反應(yīng)器底部通氯氣，直至碳酸二甲酯完全轉(zhuǎn)化，通氯氣才能結(jié)束。但是，該方法工藝過(guò)程落后，副產(chǎn)鹽酸量大，環(huán)境污染壓力大，影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，具體有以下缺點(diǎn)：

①?gòu)幕瘜W(xué)反應(yīng)式上看，整個(gè)反應(yīng)為氯化取代反應(yīng)，每生產(chǎn)一噸二(三氯甲基)碳酸酯(BTC)需消耗0.303噸碳酸二甲酯，消耗1.434噸氯氣，消耗氯氣是碳酸二甲脂的4.7倍。同時(shí)，因?yàn)槎柞r(jià)格是氯氣的8倍左右，所以整個(gè)反應(yīng)為了增加碳酸二甲酯的轉(zhuǎn)化率至接近100％，必須過(guò)量的增加氯氣的用量，生產(chǎn)實(shí)踐中，氯氣實(shí)際用量達(dá)到噸產(chǎn)品單耗1.7噸，超理論值0.27噸。

②多用的氯氣除了被水吸收成為鹽酸外，其余的被氫氧化鈉吸收成為次氯酸鈉，增加了鹽酸和次氯酸鈉的產(chǎn)量，也增加了氫氧化鈉和水的消耗量，也增加了環(huán)境污染壓力。

③鹽酸和次氯酸鈉雖然為最基礎(chǔ)的化學(xué)品，但使用單位有限，儲(chǔ)存和運(yùn)輸壓力都很大，如果產(chǎn)業(yè)不匹配，因鹽酸庫(kù)存壓力，可能會(huì)導(dǎo)致裝置減量甚至停產(chǎn)。

④反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，一個(gè)反應(yīng)循環(huán)至少要5個(gè)小時(shí)以上，一般為5～7小時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。

⑤氯化反應(yīng)采用易碎的玻璃設(shè)備，墊圈采用聚四氟乙烯墊子，很容易泄露。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置與方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置，包括液氯氣化器、碳酸二甲酯汽化器、換熱器、列管式反應(yīng)器、氣體儲(chǔ)罐、攪拌釜和結(jié)片機(jī)，其中，液氯氣化器、碳酸二甲酯汽化器均與換熱器連接，換熱器通過(guò)混合氣相分布器與列管式反應(yīng)器連接，列管式反應(yīng)器與攪拌釜連接，攪拌釜與結(jié)片機(jī)連接，氣體儲(chǔ)罐與列管式反應(yīng)器連接，氣體儲(chǔ)罐通過(guò)風(fēng)機(jī)與換熱器連接，攪拌釜通過(guò)風(fēng)機(jī)與氣體儲(chǔ)罐連接。

進(jìn)一步地，還包括包裝機(jī)，包裝機(jī)與結(jié)片機(jī)連接。

進(jìn)一步地，還包括酸堿吸收裝置，酸堿吸收裝置與氣體儲(chǔ)罐連接。

優(yōu)選的，所述列管式反應(yīng)器為搪瓷列管式反應(yīng)器。

一種二(三氯甲基)碳酸酯的合成方法，包括以下步驟：

(1)通過(guò)蒸汽汽化碳酸二甲酯，溫度控制在90～105℃；將液氯氣化為氯氣；

(2)將氯氣與汽化后的碳酸二甲酯按摩爾比5～7:1的比例混合，熱交換后得到混合氣相，控制混合氣相的溫度在90～100℃；

(3)混合氣相進(jìn)入裝填有固體催化劑(陶瓷做載體，催化劑為氯化銅、氯化鋅的混合物)的列管式反應(yīng)器，在催化劑作用下氯氣與碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)生成液體二(三氯甲基)碳酸酯，保持反應(yīng)溫度在90～100℃，壓力在0.1～0.15Mpa，反應(yīng)5～10分鐘；未反應(yīng)的氯氣回收后再次進(jìn)入步驟(2)；

(4)對(duì)上液體二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)行閃蒸(蒸出氯化氫和未反應(yīng)的氯氣，未反應(yīng)的氯氣回收后再次進(jìn)入步驟(2))，結(jié)片成型，即得二(三氯甲基)碳酸酯，進(jìn)行包裝即可。

一種利用上述二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置合成二(三氯甲基)碳酸酯的方法，包括以下步驟：

(1)將水蒸氣和碳酸二甲酯通入碳酸二甲酯汽化器，將碳酸二甲酯汽化，溫度控制在90～105℃；將液氯通入液氯氣化器，將液氯氣化為氯氣；

(2)氯氣與汽化后的碳酸二甲酯按摩爾比5～7:1的比例進(jìn)入換熱器，熱交換后得到混合氣相，控制混合氣相的溫度在90～100℃；

(3)通過(guò)混合氣相分布器將混合氣相從頂部噴入裝填有固體催化劑(陶瓷做載體，催化劑為氯化銅、氯化鋅的混合物)的列管式反應(yīng)器，在催化劑作用下氯氣與碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)生成液體二(三氯甲基)碳酸酯，保持反應(yīng)溫度在90～100℃，壓力在0.1～0.15Mpa，反應(yīng)5～10分鐘；未反應(yīng)的氯氣以及反應(yīng)生成的氯化氫氣體回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器或/和酸堿吸收裝置；

(4)生成的液體二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入攪拌釜閃蒸出氯化氫和未反應(yīng)的氯氣，氯化氫和未反應(yīng)的氯氣回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器或/和酸堿吸收裝置；

(5)閃蒸后的二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入結(jié)片機(jī)結(jié)片成型，即得二(三氯甲基)碳酸酯，用包裝機(jī)進(jìn)行包裝即可。

本發(fā)明的二(三氯甲基)碳酸酯的合成方法，為連續(xù)反應(yīng)，對(duì)氯氣進(jìn)行了有效地回收利用(以風(fēng)機(jī)強(qiáng)制循環(huán)反應(yīng)后未反應(yīng)氯氣反復(fù)進(jìn)入反應(yīng)器重復(fù)參與反應(yīng))，大大節(jié)約了氯氣的使用量，經(jīng)測(cè)算，氯氣使用量從原來(lái)的噸耗1.7噸降到了1.48噸，噸產(chǎn)品耗氯降低了0.22噸；同時(shí)，由于減少了氯氣的使用量，從而也減少了氫氧化鈉和水的消耗量，減少了鹽酸的生產(chǎn)量，減少了反應(yīng)時(shí)間，增加了二(三氯甲基)碳酸酯的產(chǎn)量，具備了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)條件，減少了鹽酸儲(chǔ)存和環(huán)保壓力，增加了反應(yīng)安全性。本發(fā)明的二(三氯甲基)碳酸酯的合成方法，采用搪瓷列管式反應(yīng)器(替代了現(xiàn)有技術(shù)中的玻璃設(shè)備，提高了設(shè)備的安全性能)，以及固體催化劑(替代了現(xiàn)有技術(shù)中的紫外線燈)，反應(yīng)效率高，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)反應(yīng)，大大提高了產(chǎn)品收率和碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明的二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：本發(fā)明的二(三氯甲基)碳酸酯的合成方法的工藝流程圖。

其中，1、液氯氣化器；2、碳酸二甲酯氣化器；3、換熱器；4、混合氣相分布器；5、列管式反應(yīng)器；6、氣體儲(chǔ)罐；7、風(fēng)機(jī)；8、攪拌釜；9、酸堿吸收裝置；10、結(jié)片機(jī)；11、包裝機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

下述實(shí)施例中所涉及的儀器、試劑、材料等，若無(wú)特別說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)儀器、試劑、材料等，可通過(guò)正規(guī)商業(yè)途徑獲得。下述實(shí)施例中所涉及的實(shí)驗(yàn)方法，檢測(cè)方法等，若無(wú)特別說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法，檢測(cè)方法等。

一種二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置，包括液氯氣化器1、碳酸二甲酯汽化器2、換熱器3、列管式反應(yīng)器5、氣體儲(chǔ)罐6、攪拌釜8和結(jié)片機(jī)10，如圖1所示，其中，液氯氣化器1、碳酸二甲酯汽化器2均與換熱器3連接，換熱器3通過(guò)混合氣相分布器4與列管式反應(yīng)器5連接，列管式反應(yīng)器5與攪拌釜8連接，攪拌釜8與結(jié)片機(jī)10連接，氣體儲(chǔ)罐6與列管式反應(yīng)器5連接，氣體儲(chǔ)罐6通過(guò)風(fēng)機(jī)7與換熱器3連接，攪拌釜8通過(guò)風(fēng)機(jī)7與氣體儲(chǔ)罐6連接。

還包括包裝機(jī)11，包裝機(jī)11與結(jié)片機(jī)10連接。

還包括酸堿吸收裝置9，酸堿吸收裝置9與氣體儲(chǔ)罐6連接。

所述列管式反應(yīng)器5為搪瓷列管式反應(yīng)器。

實(shí)施例1 利用上述二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置合成二(三氯甲基)碳酸酯

步驟如下(工藝流程圖如圖2所示)：

(1)將水蒸氣和碳酸二甲酯通入碳酸二甲酯汽化器(溶劑15m³)，將碳酸二甲酯汽化，溫度控制在90～93℃；將液氯通入液氯氣化器，將液氯氣化為氯氣；

(2)氯氣與汽化后的碳酸二甲酯按摩爾比6:1的比例進(jìn)入換熱器，熱交換后得到混合氣相，控制混合氣相的溫度在90～93℃；

(3)通過(guò)混合氣相分布器將混合氣相從頂部噴入豎向裝填有固體催化劑(陶瓷做載體，催化劑為氯化銅、氯化鋅的混合物)的列管式反應(yīng)器(容積6m³)(外面設(shè)有夾套換熱裝置，以通水控制溫度)，在催化劑作用下氯氣與碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)生成液體二(三氯甲基)碳酸酯，保持反應(yīng)溫度在90～93℃，壓力在0.1Mpa，反應(yīng)10分鐘；未反應(yīng)的氯氣以及反應(yīng)生成的氯化氫氣體回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置；

(4)生成的液體二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入攪拌釜閃蒸出氯化氫和未反應(yīng)的氯氣，氯化氫和未反應(yīng)的氯氣回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置(三級(jí)酸吸收系統(tǒng)和三級(jí)堿吸收系統(tǒng))；

(5)閃蒸后的二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入結(jié)片機(jī)結(jié)片成型，即得二(三氯甲基)碳酸酯，碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率為98％(碳酸二甲酯用量為0.35噸，氯氣用量為1.6噸，產(chǎn)品產(chǎn)量為1噸，氯氣噸耗1.6噸)；用包裝機(jī)進(jìn)行包裝。

實(shí)施例2 利用上述二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置合成二(三氯甲基)碳酸酯

步驟如下：

(1)將水蒸氣和碳酸二甲酯通入碳酸二甲酯汽化器(溶劑15m³)，將碳酸二甲酯汽化，溫度控制在93～95℃；將液氯通入液氯氣化器，將液氯氣化為氯氣；

(2)氯氣與汽化后的碳酸二甲酯按摩爾比6:1的比例進(jìn)入換熱器，熱交換后得到混合氣相，控制混合氣相的溫度在93～95℃；

(3)通過(guò)混合氣相分布器將混合氣相從頂部噴入豎向裝填有固體催化劑(陶瓷做載體，催化劑為氯化銅、氯化鋅的混合物)的列管式反應(yīng)器(容積6m³)(外面設(shè)有夾套換熱裝置，以通水控制溫度)，在催化劑作用下氯氣與碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)生成液體二(三氯甲基)碳酸酯，保持反應(yīng)溫度在93～95℃，壓力在0.12Mpa，反應(yīng)7分鐘；未反應(yīng)的氯氣以及反應(yīng)生成的氯化氫氣體回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置；

(4)生成的液體二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入攪拌釜閃蒸出氯化氫和未反應(yīng)的氯氣，氯化氫和未反應(yīng)的氯氣回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置(三級(jí)酸吸收系統(tǒng)和三級(jí)堿吸收系統(tǒng))；

(5)閃蒸后的二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入結(jié)片機(jī)結(jié)片成型，即得二(三氯甲基)碳酸酯，碳酸二甲酯用量為0.34噸，氯氣用量為1.5噸，產(chǎn)品產(chǎn)量為1噸，氯氣噸耗1.5噸；用包裝機(jī)進(jìn)行包裝。

碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率為99％；用包裝機(jī)進(jìn)行包裝。

實(shí)施例3 利用上述二(三氯甲基)碳酸酯的合成裝置合成二(三氯甲基)碳酸酯

步驟如下：

(1)將水蒸氣和碳酸二甲酯通入碳酸二甲酯汽化器(溶劑15m³)，將碳酸二甲酯汽化，溫度控制在95～98℃；將液氯通入液氯氣化器，將液氯氣化為氯氣；

(2)氯氣與汽化后的碳酸二甲酯按摩爾比6:1的比例進(jìn)入換熱器，熱交換后得到混合氣相，控制混合氣相的溫度在95～98℃；

(3)通過(guò)混合氣相分布器將混合氣相從頂部噴入豎向裝填有固體催化劑(陶瓷做載體，催化劑為氯化銅、氯化鋅的混合物)的列管式反應(yīng)器(容積6m³)(外面設(shè)有夾套換熱裝置，以通水控制溫度)，在催化劑作用下氯氣與碳酸二甲酯進(jìn)行反應(yīng)生成液體二(三氯甲基)碳酸酯，保持反應(yīng)溫度在95～98℃，壓力在0.15Mpa，反應(yīng)5分鐘；未反應(yīng)的氯氣以及反應(yīng)生成的氯化氫氣體回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置；

(4)生成的液體二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入攪拌釜閃蒸出氯化氫和未反應(yīng)的氯氣，氯化氫和未反應(yīng)的氯氣回收至氣體儲(chǔ)罐中，經(jīng)風(fēng)機(jī)再循環(huán)進(jìn)入換熱器、酸堿吸收裝置(三級(jí)酸吸收系統(tǒng)和三級(jí)堿吸收系統(tǒng))；

(5)閃蒸后的二(三氯甲基)碳酸酯進(jìn)入結(jié)片機(jī)結(jié)片成型，即得二(三氯甲基)碳酸酯，碳酸二甲酯用量為0.335噸，氯氣用量為1.45噸，產(chǎn)品產(chǎn)量為1噸，氯氣噸耗1.45噸；用包裝機(jī)進(jìn)行包裝。

碳酸二甲酯轉(zhuǎn)化率為99.5％；用包裝機(jī)進(jìn)行包裝。